Był członkiem, a w latach 1926–1928 sekretarzem Towarzystwa Popierania Polskiej Nauki Rolnictwa i Leśnictwa. W 1928 roku został powołany na członka Komisji Fizjograficznej Polskiej Akademii Umiejętności. We wrześniu 1928 rozpoczął roczny urlop naukowy, który przeznaczył na studia w Dziale Morfologii Doświadczalnej Państwowego Instytutu Naukowego Gospodarstwa Wiejskiego w Puławach.
W 1929 roku habilitował się na Uniwersytecie Poznańskim w zakresie ogólnej i szczegółowej hodowli zwierząt i uzyskał tam stopień docenta na podstawie pracy Dalsze badania nad konikiem polskim. Badania opublikowane w jego pracy habilitacyjnej pozwoliły na wyodrębnienie osobnej formy zoologicznej dzikiego konia określonej nazwą tarpana leśnego (Equus caballus gmelini forma silvatica Vetulani, 1928). Choć dzikie tarpany żyły w na ziemiach polskich i ukraińskich jeszcze w XIX wieku, forma ta zanikła na skutek mieszania z lokalnymi koniami gospodarskimi. Forma opisana przez Vetulaniego została uznana przez szereg współczesnych mu zoologów oraz hipologów i jest uznawana do dzisiaj.